JPH07146493A - 光ソリトン送信装置 - Google Patents

光ソリトン送信装置

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JPH07146493A
JPH07146493A JP6154135A JP15413594A JPH07146493A JP H07146493 A JPH07146493 A JP H07146493A JP 6154135 A JP6154135 A JP 6154135A JP 15413594 A JP15413594 A JP 15413594A JP H07146493 A JPH07146493 A JP H07146493A
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JP
Japan
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transmitter
optical
glass fiber
soliton
amplifier
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Pending
Application number
JP6154135A
Other languages
English (en)
Inventor
John J E Reid
ジョン、ジェームズ、エリス、レイド
Coen T H F Liedenbaum
コーン、テオドラス、フーベルタス、フランシスカス、リーデンバウム
Giok D Khoe
ギオク、ドヤーン、コーエ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Philips Electronics NV
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B10/00Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/25Arrangements specific to fibre transmission
    • H04B10/2507Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion
    • H04B10/25077Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion using soliton propagation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/50Amplifier structures not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30

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  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)
  • Lasers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 分散シフト繊維の分散の広がりによる問題を
解決する。 【構成】 光ソリトン送信装置において、短いパルスを
発生する光送信機2は、間隔を置いた半導体レーザ増幅
器8,10,12,14を有するガラス繊維の部分7,
9,11,13,15からなるガラス繊維ケーブル4に
接続されている。光受信機6は、ガラス繊維ケーブル1
5の端部に接続されている。光ソリトン送信エルビウム
繊維増幅器及び拡散シフト繊維は現在1.5μmの波長
領域で使用されている。しかしながら、1.3μmの波
長領域で標準の繊維を使用することによって、従来の送
信装置に比較して低いソリトン電力を使用することが可
能になる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はソリトンを発生するため
に適したエネルギを有する光パルスを発生するレーザを
含む送信機であって、少なくとも1つの光増幅器を含む
ガラス繊維を含む第1の端部と、ソリトンを検出するた
めに光受信機に接続されたガラス繊維の第2の端部とに
接続された送信機を有する光ソリトン送信装置に関す
る。また、本発明は、このタイプの送信装置に使用され
るガラス繊維ケーブルに関する。
【0002】
【従来の技術】冒頭に定義したような送信装置は、19
91年、2月に発行された光波長技術に関するIEEE
ジャーナル第2巻第9号にL.Fモレナールによって発
表された「ランプ増幅器及び発散シフト繊維を使用した
長距離ソリトン伝搬」の記事から知られている。
【0003】例えば、異なる大陸間のような非常に離れ
た距離において情報伝達用の光送信装置において、ディ
ジタル電気信号を光パルスに変換するレーザを有する光
送信機が使用される。これらのパルスは、ガラス繊維を
介して光受信機に送られ、再びディジタル電気信号に変
換される。
【0004】ガラス繊維において、送信パルスは、ガラ
ス繊維の減衰によって減衰される。さらに、送信パルス
の幅はガラス繊維の長さが増大するにつれて増加する。
このパルスの広がりは異なる波長を有する光においてガ
ラス繊維の遅延が異なるという事実によって生じる。ガ
ラス繊維のこの特性は分散と称される。光送信機によっ
て送信された光パルスは常に異なる波長を有する成分を
含み、光パルスのある成分はそれと異なる波長を有する
成分よりも光受信機に早く到達するから、その結果、光
パルスは広がる。
【0005】減衰及びパルスの広がりの有害な影響を低
減するために、ガラス繊維の規則的な距離に、いわゆる
再生中継器が設けられる。このような中継器はガラス繊
維から光のパルスを受信し、それらをディジタル電気信
号に変換する。このディジタル電気信号は元の振幅を有
する光信号に再変換される。もし十分な数の再生中継器
が送信装置に含まれるならば、長距離にわたって良好な
送信品質が可能になる。しかしながら、必要とされる再
生中継器は複雑であり、送信装置を高価なものとする。
【0006】刊行物の記事から知られる送信装置におい
て、再生中継器の代わりに非常に多くのコスト的に有効
な光増幅器が使用されている。この送信装置において、
光パルスの広がりを避けるために、ガラス繊維内に非直
線効果が使用される。もし、光パルスがある量の電力を
有するならば、分散によって生じるパルスの広がりの影
響に加えて非直線効果によってパルスが狭くなる現象が
生じる。もし光パルスの電力がある値をとるのであれ
ば、パルスの広がりとパルスが狭くなる現象が互いに相
殺し合い、パルスの幅は等しいままになる。必要なパル
スの電力はガラス繊維の分散に比例し、その結果、ガラ
ス繊維の分散は承諾できる範囲内に必要なパルス電力を
保持するために余り高いものであってはならない。この
目的のために、前記刊行物の記事で公知のいわゆる分散
シフト繊維を使用する。この繊維はかなり低い分散を有
し、その結果、必要なパルスの電力はかなり小さい。ガ
ラス繊維にドーティング材料を付加することによって分
散が少なくなる。しかしながら、分散値の再生特性は所
望の程度に置かれる。符号の広がり(共通のソリトンに
おいて負、いわゆるダークソリトンにおいて正)により
分散の符号が所望の符号とは反対になることを避けるた
めに分散の絶対値は余り小さくなってはならない。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は分散シ
フト繊維の分散の広がりによる問題が減少する、冒頭の
パラグラフに定義したような送信装置を提供することで
ある。
【0008】
【課題を解決するための手段】この目的のために、本発
明は1.3μmの波長領域で光を発生するようにレーザ
が配置され、ガラス繊維は標準の単層モードのガラス繊
維を有することを特徴とする。
【0009】1.3μmの波長領域に送信に関して、標
準の単一のモードの繊維はほとんど分散がなく、さら
に、分散シフト繊維の分散よりもさらに良好に決定され
る。その結果、分散の広がりを計算に入れる必要がない
から、名目上小さい分散を選択することができる。これ
は必要なパルス電力を小さくする。さらに、各光増幅器
の利得を個々の繊維に適用する必要はない。さらに必要
な電力は低減される。なぜならば、この必要な電力は波
長の第3の電力に比例するからである。
【0010】他の利点は、増幅器をさらに離すことがで
きることである。この理由は、増幅器の間隔とが、ソリ
トンの区間とが波長の二乗に反比例する、いわゆるソリ
トン区間のある係数倍より小さいからである。
【0011】他の追加的な利点は、標準の1つのモード
の繊維で常に作動する現在の送信装置は再生中継器を光
増幅器に単に置き換えることによって簡単により早い送
信速度で送信することができる。
【0012】本発明の実施例は光増幅器が半導体レーザ
増幅器を有することを特徴とする。
【0013】半導体レーザ増幅器は従来の送信装置にお
いて使用されるエルビウム添加繊維増幅器より著しく簡
単である。さらに、エルビウム添加繊維増幅器は1.3
μmの領域の波長においては適当ではない。
【0014】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳
細に説明する。
【0015】図1に示す送信装置において、送信するデ
ィジタル信号を光送信機2に送る。光送信機2の出力端
はガラス繊維ケーブル4の入力端に接続されており、そ
の出力端は光受信機6の入力端に接続されている。送信
ディジタル信号は光受信機6の出力端で利用可能であ
る。
【0016】光ケーブル4は複数のガラス繊維部分7,
9,11,13の15を有し、半導体レーザ増幅器であ
る光増幅器8,10,12の14はその間に配置されて
いる。半導体レーザ増幅器の間隔はLに等しい。
【0017】送信するディジタル信号は光送信機2によ
って数ピコ秒から数十ピコ秒の幅を有する光パルスに変
換される。このような光送信機は1990年5月15日
に発行された光レター第15巻第10号の記事「直接に
変調された配分フィードバックレーザダイオードを使用
するギガヘルツ領域の光ソリトンの発生及び送信」の第
1図に示されている。本発明を実施するにあたって、
1.5μmレーザダイオードを1.3μmのレーザダイ
オードと置換し、エルビウム添加繊維増幅器を、例えば
半導体レーザ増幅器またはプラセオジミウム添加繊維増
幅器のような1.3μmの波長を有する光を増幅するこ
とができる増幅器に置換えていることに留意すべきであ
る。モレヌール等の記事から分かるように、ソリトン送
信を維持するために、繊維長の光パルスの平均電力PSO
L は次の式に等しい。
【0018】 (1)において、λは光送信機によって送信されるレー
ザ光の波長であり、Aeff はガラス繊維の有効断面積、
Dはガラス繊維の分散、cは光速度、n2 は、繊維の非
直線区間の屈折率、τは光ソリトンのパルス幅である。
15pSのパルス幅、1.5μmの波長、63μm2
有効断面積、−2pSの分散/(nm・km)(分散シ
フト繊維)及び3.2×10-16 cm2 /n2 のWの値
を有する現在の技術による送信装置において、PSOl は
15.5nWの値になる。標準的な単一モードの繊維に
おいて分散はほとんど広がらないから、レーザ2の波長
は、1.3μmの領域で選択され、その結果、繊維の特
性の広がりによって、分散の危険性が大きくなることな
く、例えば0.5pS/(nm・km)になる。本発明
による送信装置(λ=1.3μm,D=−0.5)の必
要なソリトン電力において、2.5mWの値になる。
【0019】ガラス繊維部分7,9,11,13の15
は、繊維の減衰またはソリトン区間によって決定された
長さLを有する。与えられた各増幅器及び必要なソリト
ン電力PSOL の最大出力電力MAX によれば、最大許容ガ
ラス繊維長さは(2)に従う。
【0020】(2)において、αは、ユニット毎のネー
パのガラス繊維の減衰である。
【0021】 40mWの最大限の増幅器の出力電力(ピーク電力)及
び2.5mWの必要なソリトン電力において、(2)の
結果はαLにおいて16の値になる。これは69dBの
繊維によって最大限に許容可能な減衰を意味する。km
毎に0.35dBの減衰によって、200kmの最大値
は、Lによって表される。これは、さらに光増幅器をカ
スケード状に組み合わせて必要な光増幅を実現すること
に留意すべきである。
【0022】モレヌールの記事によれば、ソリトン区間
について次のような式が挙げられる。
【0023】 本発明による送信装置(λ=1.3μm、D=−0.
5)において、250kmのソリトン区間が見いださ
れ、それはもしL<8z0 で開始されるならば、L<2
032kmの値に終わる。上述した状況において、Lの
値は、繊維の減衰によって制限される。
【0024】例えば、増幅器8,10,12の14は半
導体レーザ増幅器である。それらはSOA1200及び
SOA3200のタイプ数の下にBT&D技術によって
供給される。
【0025】図2において、(1)によって決定された
必要な平均ソリトン電力Psol は、pSに表現されたパ
ルス幅で表現される。曲線aは現在の技術の送信装置に
おける平均ソリトン電力Psol を示し、曲線bは本発明
による送信装置におけるこの電力を示す。図2を参照す
ると、本発明による送信装置における必要なソリトン電
力は従来の送信装置における必要なソリトン電力と比較
してかなり小さいことが分かる。
【0026】図3において、Lの最大値はLがソリトン
区間によって制限される限り、pSにおいて表現される
パルス幅に対して描かれる。曲線aは従来技術の送信装
置におけるLの最大値を示し、曲線bは本発明における
送信装置のLの値を示す。図3は従来の送信装置におけ
るこの距離に関してLの最大値がかなり大きいことを明
確に示す。しかしながら、Lの最大値はガラス繊維の減
衰によってしばしば制限されることに留意すべきであ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による送信装置を示すブロック図。
【図2】ソリトンのパルス幅に対して描かれたソリトン
必要電力のグラフ。
【図3】増幅器の間隔が8z0と等しく選択された場合
に、ソリトンのパルス幅に対して描かれた本発明による
送信装置の増幅器の最大限許容できる区間のグラフ。
【符号の説明】
2 光送信機 4 ガラス繊維ケーブル 6 光送信機 8,10,12,14 半導体レーザ増幅器 7.9,11,13,15 繊維部分
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 コーン、テオドラス、フーベルタス、フラ ンシスカス、リーデンバウム オランダ国5621、ベーアー、アインドーフ ェン、フルーネヴァウツウェッハ、1 (72)発明者 ギオク、ドヤーン、コーエ オランダ国5621、ベーアー、アインドーフ ェン、フルーネヴァウツウェッハ、1

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ソリトンを発生するに適したエネルギを有
    する光パルスを発生するレーザを有する送信機を備えた
    光ソリトン送信装置であって、送信機は少なくとも1つ
    の光増幅器を有するガラス繊維の第1の端部に接続さ
    れ、送信機のガラス繊維の第2の端部はソリトンを検出
    する光受信機に接続されている光ソリトン送信装置にお
    いて、レーザが1.3μmの波長領域で光を発生するよ
    うになっており、ガラス繊維は標準の単層のガラス繊維
    を有することを特徴とする光ソリトン送信装置。
  2. 【請求項2】光増幅器は半導体レーザ増幅器を有するこ
    とを特徴とする請求項1記載の光ソリトン送信装置
  3. 【請求項3】少なくとも1つの光増幅器を含む少なくと
    も1つのガラス繊維を有し、前記増幅器は光ソリトンを
    発生するのに適したエネルギを有する光パルスを供給す
    るようになっている光ソリトン用のガラス繊維ケーブル
    において、ガラス繊維は標準の1つのガラス繊維を有
    し、光増幅器は1.3μmの波長領域で光を増幅するよ
    うになっていることを特徴とするガラス繊維ケーブル。
  4. 【請求項4】光増幅器は半導体レーザ増幅器を有するこ
    とを特徴とする請求項3記載のガラス繊維ケーブル。
JP6154135A 1993-06-11 1994-06-13 光ソリトン送信装置 Pending JPH07146493A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BE9300596 1993-06-11
BE9300596A BE1007217A3 (nl) 1993-06-11 1993-06-11 Optisch soliton transmissiesysteem.

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH07146493A true JPH07146493A (ja) 1995-06-06

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ID=3887096

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JP6154135A Pending JPH07146493A (ja) 1993-06-11 1994-06-13 光ソリトン送信装置

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US (1) US5530585A (ja)
EP (1) EP0629057B1 (ja)
JP (1) JPH07146493A (ja)
BE (1) BE1007217A3 (ja)
DE (1) DE69415871T2 (ja)

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